[發明專利]基于區域劃分和信任管理機制的安全層次路由方法及應用

有效

• 申請號: 201710657239.X
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107466046B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 洪榛;邵茜;紀守領
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22;H04W24/02;H04W40/10;H04W40/22;H04W40/24
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 焦亞如

本發明公開了一種基于區域劃分和信任管理機制的安全層次路由方法及應用，該方法包括網絡模型構建、節點信任管理、簇頭選取、路由構建以及路由，本發明將劃分區域的思想和信譽管理機制融入到路由算法的簇頭選舉、簇內簇間路由構建階段用于快速又準確的隔離惡意節點并使簇的分布與室內結構相適應，該方法既均衡了網絡能耗，又進一步保證了各類數據安全有效的傳輸。將本發明所提供的路由方法應用于智能家居中，既均衡了網絡能耗，又進一步保證了智能家居場景下各類數據安全有效的傳輸。

技術領域

本發明涉及一種路由方法及其應用，尤其是涉及一種基于區域劃分和信任管理機制的安全層次路由方法及應用。

背景技術

智能家居場景下節點所感知的數據多為環境、生理、行為等數據，該數據涉及個人隱私以及個人生命安全，安全隱患多以致承擔數據傳輸任務的節點被攻擊的可能性大大增加，尤其是對于一類已掌握密鑰信息以及獲得身份認可的被俘節點發動的內部攻擊抵御性極弱。另一方面，智能家居明顯的格局分布以及所采集數據的區域多樣性使其有別于傳統智能系統。針對于智能家居場景下格局明顯以及抵御內部攻擊較弱的特點，按區域分簇的思想和可有效抵御內部攻擊的信譽評估機制會被結合到路由方法的設計中。

信譽評估機制作為一種應用于惡意節點識別的安全技術，依據從主觀測節點和第三方節點所采集的節點行為數據對被觀測節點進行主觀和客觀評價，其中主要利用統計學中的分布擬合節點信譽分布并計算期望值量化信譽評級得到節點信任值。傳統的信譽評估機制會設定信任閾值以及時隔離惡意節點，但是隨著攻擊者的智能化，一些惡意節點會利用初期的良好行為獲得較高信任值并在后期實施惡意行為。盡管隨著惡意行為的實施，其信任值會降低，但是惡意節點會使其信任值保持在閾值之上并一直隱藏在網路中。所以傳統的信譽機制對于該類背叛節點存在識別盲區，最重要的是，這種背叛攻擊是形容一種節點信任值的可調控手段，這代表背叛攻擊可以和丟包、行為評估等因素結合發動不同屬性的背叛攻擊，所以路由算法一旦融合了傳統的信譽機制，其網絡性能將大大被削弱。

發明內容

為了解決以上技術中所存在的問題，本發明在此的第一個目的在于提供一種既能均衡網絡能耗，又能保證各類數據安全有效傳輸的基于區域劃分和信任管理機制的安全層次路由方法。

本發明的第二個目的在于提供一種基于區域劃分和信任管理機制的安全層次路由方法在智能家居中的應用。

為實現本發明的第一個目的，在此所提供的基于區域劃分和信任管理機制的安全層次路由方法包括：

步驟1：網絡模型構建：主要由基站節點、參考節點、普通節點和移動節點構成多區域結構網絡，并賦予各節點初始信任值；

步驟2：節點信任管理：設定時間窗；首先更新各節點信任值；然后根據各節點自身更新前后的信任值差異判斷各節點是否為可疑節點，選擇進行以下步驟之一：

A：可疑節點，則觸發時間窗對該節點進行連續監測，并設置k個監測間隔；若k個監測間隔內該節點的ΔT(j)均滿足ΔT(j)ε，ε＜0，則該節點為背叛節點；反之則不再對該節點進行監測，等待下一輪的信任值更新返回執行步驟2；

B、非可疑節點，執行步驟3；

步驟3：簇頭選取：根據各節點信任值、剩余能量以及與參考節點之間的距離選取簇頭；

步驟4：路由構建：各區域簇頭節點向非簇頭節點廣播入簇邀請，接收到入簇要求的非簇頭節點將包含區域號的數據包發回至簇頭；簇頭保留區域號相同的節點作為簇成員；各簇頭為簇成員分配數據傳輸時隙和信任更新時隙；

步驟5：路由：各區域簇頭將數據發送至參考節點，參考節點通過自身與基站節點之間的距離選擇進行單跳或多跳將數據傳輸至基站節點。